JP7302609B2 - 電機子 - Google Patents
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Description
[ステータの構造]
図1~図17を参照して、本実施形態によるステータ100の構造について説明する。ステータ100は、中心軸線Cを中心に円環形状を有する。なお、ステータ100は、請求の範囲の「電機子」の一例である。
ステータコア10は、中心軸線C(図1参照)を中心軸とした円筒形状を有する。また、ステータコア10は、たとえば、複数枚の電磁鋼板(たとえば、珪素鋼板)が軸方向に積層されることにより、形成されている。図3に示すように、ステータコア10は、軸方向に見て円環状を有するバックヨーク11と、バックヨーク11の径方向内側に設けられ、軸方向に延びる複数のスロット12とが設けられている。そして、ステータコア10には、スロット12の周方向両側に複数のティース13が設けられている。
コイル部30は、図4に示すように、平角導線により構成されている。たとえば、コイル部30は、銅またはアルミニウムにより構成されている。
図5に示すように、コイル部30では、電源部(図示せず)から3相交流の電力が供給されることにより、磁束を発生させるように構成されている。具体的には、コイル部30は、3相のY結線により接続(結線)されている。すなわち、コイル部30は、U相コイル部30Uと、V相コイル部30Vと、W相コイル部30Wとを含む。そして、コイル部30には、複数(たとえば、2つ)の中性点Nが設けられている。詳細には、コイル部30は、4並列結線(スター結線)されている。すなわち、U相コイル部30Uには、4つの中性点接続端部NtUと、4つの動力線接続端部PtUとが設けられている。V相コイル部30Vには、4つの中性点接続端部NtVと、4つの動力線接続端部PtVとが設けられている。W相コイル部30Wには、4つの中性点接続端部NtWと、4つの動力線接続端部PtWとが設けられている。なお、以下の記載では、中性点接続端部および動力線接続端部について、U相、V相、および、W相を特に区別しない場合、単に、「中性点接続端部Nt」および「動力線接続端部Pt」として記載する。
図2に示すように、第1コイルアッセンブリ30aは、セグメント導体40としての複数の第1セグメント導体70(以下、「第1導体70」とする)から構成されている。好ましくは、第1コイルアッセンブリ30aは、複数の第1導体70のみが組み合わされて構成されている。
図6に示すように、コイル部30は、ステータコア10の軸方向の一方側(Z1方向側)に延びる一対の第1脚部71を含む複数の第1導体70を含む。複数の第1導体70は、複数相の第1導体70を含む。具体的には、複数の第1導体70は、U相用の第1導体70と、V相用の第1導体70と、W相用の第1導体70とを含む。また、複数の第1導体70の各々は、ステータコア10の軸方向の他方側(Z2方向側)に配置されている。また、複数の第1導体70の各々の第1脚部71は、軸方向において長さL1を有する。
図11に示すように、径方向に配列されている複数の第1渡り部72のうちの少なくとも一部には、第1傾斜部72cが設けられている。第1傾斜部72cは、第1脚部71の端部71b側に設けられている。また、第1傾斜部72cは、径方向外側に傾斜している。第1傾斜部72cは、第1渡り部72のうちの絶縁層74が設けられている部分と、第1脚部71(端部71b)との間に設けられている。図示は省略するが、第1傾斜部72cには、第1ベース絶縁層74a(図9A参照)のみが設けられている。なお、第1傾斜部72cは、径方向に複数(本実施形態では8つ)配列された第1渡り部72のうちの、最も径方向内側の第1渡り部72以外に設けられている。すなわち、スロット12の径方向に沿った断面を見ると、最も径方向内側の第1渡り部72以外の複数の第1渡り部72の各々は、第1脚部71よりも径方向外側にオフセットされている。なお、図11では、簡略化のため、絶縁層73は、図示を省略している。
図13に示すように、1つのスロット12内において、複数の第1導体70(第1脚部71)の端部71aと複数の第2導体80(第2脚部81)の端部81aとが接合されている。具体的には、端部71aは、軸方向に沿って延びる第1面71cが設けられている第1面配置部71dを含む。また、端部81aは、軸方向に沿って延びる第2面81cが設けられている第2面配置部81dを含む。第1面配置部71dおよび第2面配置部81dは、径方向に沿って交互に複数配列されている。すなわち、複数の第1脚部71および複数の第2脚部81の接合部90同士は、1つのスロット12内において、径方向に隣り合って配置されている。なお、図13では、簡略化のため、接合部絶縁部材21の図示を省略している。
コア脚部絶縁部材20は、図4に示すように、壁部11aおよびティース13と、第1脚部71および第2脚部81(セグメント導体40)との間に配置されている。
また、図14に示すように、1つのスロット12において径方向に隣接するコイル間における第1脚部71の端部71a(第1面71c)と、第2脚部81の端部81a(第2面81c)とが接合された接合部90のうち、径方向に隣接する接合部90同士は、シート状の接合部絶縁部材21により絶縁されている。接合部絶縁部材21は、コア脚部絶縁部材20とは別個に設けられている。また、「コイル」とは、コイル部30における、第1導体70と第2導体80とが接合された後のスロット12内に配置される直線状の部分を意味する。したがって、一つのスロット12には、複数のコイルが配置される。
次に、図17を参照して、ステータ100の製造方法について説明する。
まず、図17に示すように、ステップS1において、複数のセグメント導体40が準備される。具体的には、Y結線されたコイル部30の各相の動力線接続端部Ptを構成する動力導体50と、コイル部30の各相の中性点接続端部Ntを構成する中性点導体60と、コイル部30のその他の部分を構成する第1導体70および第2導体80とが準備される。
次に、ステップS2において、複数のセグメント導体40からなる円環状の第1コイルアッセンブリ30a(図2参照)および第2コイルアッセンブリ30b(図2参照)が形成される。第1コイルアッセンブリ30aおよび第2コイルアッセンブリ30bは、セグメント導体40が径方向に複数(たとえば、8個)並列した状態で、かつ、周方向にスロット12の数分並列した状態に、形成される。第2コイルアッセンブリ30bには、動力導体50および中性点導体60が配置されている。
次に、ステップS3において、スロット12とコイル部30とを絶縁するためのシート状のコア脚部絶縁部材20がスロット12に挿入される。
次に、ステップS4において、複数のセグメント導体40のうちのステータコア10の軸方向の一方側(Z1方向側)に配置される複数の第2導体80の第2脚部81が、ステータコア10の軸方向の一方側(Z1方向側)からステータコア10のスロット12に挿入される。これにより、複数の第2導体80が、ステータコア10の軸方向の一方側(Z1方向側)に配置される。
次に、ステップS5において、複数の第2導体80をスロット12に配置した後に、複数の第2導体80のうち、1つのスロット12において径方向に隣接する第2導体80の第2脚部81の間に、シート状の接合部絶縁部材21を配置する。
次に、ステップS6において、複数の第1導体70を、ステータコア10の軸方向の他方側(Z2方向側)からステータコア10に対して相対的に移動させる。これにより、第1導体70の第1脚部71がスロット12内に挿入される。これにより、複数の第1導体70が、ステータコア10の軸方向の他方側(Z2方向側)に配置される。
次に、ステップS7において、径方向に複数のセグメント導体40(端部71aおよび端部81a)が押圧されることにより、第1脚部71の第1面71cと第2脚部81の第2面81cとの接合が行われる。
次に、図1、図3、および、図19~図25を参照して、第2実施形態によるステータ200について説明する。第2実施形態のステータ200は、上記第1実施形態とは異なり、第1脚部171および第2脚部181には絶縁層が設けられていない。なお、上記第1実施形態と同様の構成は、第1実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。
図1、図3、および、図19~図24を参照して、第2実施形態によるステータ200の構造について説明する。なお、ステータ200は、請求の範囲の「電機子」の一例である。
図20に示すように、複数相の第1導体170の各々は、一対の第1脚部171と、第1渡り部172とを含む。第1渡り部172は、第1屈曲部172aと、一対の第1斜行部172bとを有する。なお、第1導体170と同様の構成であるので図20では図示を省略するが、複数相の第2導体180の各々は、一対の第2脚部181(図21参照)と、第2渡り部182(図21参照)とを含む。また、第2渡り部182は、第2屈曲部182a(図21参照)と、一対の第2斜行部182b(図21参照)とを有する。第1脚部171と第2脚部181とは、略等しい長さ(図21参照)を有する。
次に、図25を参照して、ステータ200の製造方法(工程)について説明する。
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
12 スロット
20 コア脚部絶縁部材
21 接合部絶縁部材
30、130 コイル部
70、170、270 第1導体
71、171、271 第1脚部
71a 端部(第1脚部の軸方向の一方側の端部)
71b 端部(第1脚部の軸方向の他方側の端部)
72、172 第1渡り部
72a、172a 第1屈曲部
72b、172b 第1斜行部
72c 第1傾斜部
72d 面(第1斜行部の面)
72e 部分(第1斜行部の部分)
73 絶縁層(第1脚部側絶縁層)
74 絶縁層(第1渡り部側絶縁層)
74a 第1ベース絶縁層
74b 表面(第1ベース絶縁層の表面)
74c 第1付加絶縁層
80、180、280 第2導体
81、181、281 第2脚部
81a 端部(第2脚部の軸方向の他方側の端部)
81b 端部(第2脚部の軸方向の一方側の端部)
82、182 第2渡り部
82a、182a 第2屈曲部
82b、182b 第2斜行部
82c 第2傾斜部
82d 面(第2斜行部の面)
82e 部分(第2斜行部の部分)
83 絶縁層(第2脚部側絶縁層)
84 絶縁層(第2渡り部側絶縁層)
84a 第2ベース絶縁層
84b 表面(第2ベース絶縁層の表面)
84c 第2付加絶縁層
90 接合部
100、200 ステータ(電機子)
174、184 絶縁層
190 接触部(接合部)
t1 厚み(第1脚部側絶縁層の厚み)
t2 厚み(第2脚部側絶縁層の厚み)
t3 厚み(第1ベース絶縁層の厚み)
t5 厚み(第2ベース絶縁層の厚み)
θ1 傾斜角度(第1傾斜部の傾斜角度)
θ2 傾斜角度(第2傾斜部の傾斜角度)
Claims (13)
- 軸方向に見て円環状を有するバックヨークと、前記バックヨークから径方向内側に突出する複数のティースと、径方向外側に設けられた前記バックヨークの壁部と周方向に隣接する2つの前記ティースの周方向側面とに囲まれた部分である軸方向に延びる複数のスロットと、が設けられている電機子コアと、
前記軸方向に沿って前記軸方向の一方側に延びる一対の第1脚部と、前記一対の第1脚部の前記軸方向の他方側の端部同士を接続する第1渡り部とを含む複数相の第1セグメント導体と、前記軸方向に沿って前記軸方向の他方側に延びる一対の第2脚部と、前記一対の第2脚部の前記軸方向の一方側の端部同士を接続する第2渡り部とを含む複数相の第2セグメント導体と、前記第1脚部の前記軸方向の一方側の端部、および、前記第2脚部の前記軸方向の他方側の端部が、1つの前記スロット内または1つの前記スロットの前記軸方向の外側において接合されている接合部と、を含むコイル部と、を備え、
前記複数のティースは、径方向内側の先端部に凸部を有し、
前記スロットの開口部は、周方向に隣接する2つの前記ティースの前記凸部の先端部同士の間の距離に対応する開口幅を有し、
周方向に隣接する2つの前記ティースの周方向側面同士の間の距離に対応する幅は、前記開口幅よりも大きく、
前記複数の第1セグメント導体の各々の前記第1脚部は、互いに同相の前記第1脚部同士と隣り合うように配置され、
前記複数の第2セグメント導体の各々の前記第2脚部は、互いに同相の前記第2脚部同士と隣り合うように配置され、
前記複数の第1セグメント導体の各々の前記第1渡り部は、互いに異なる相の前記第1渡り部同士と隣り合うように配置され、
前記複数の第2セグメント導体の各々の前記第2渡り部は、互いに異なる相の前記第2渡り部同士と隣り合うように配置され、
前記第1渡り部および前記第2渡り部は、前記第1脚部および前記第2脚部よりも絶縁可能な電圧値が高く、
前記一対の第1脚部および前記一対の第2脚部の各々には、絶縁層が設けられておらず、
前記第1渡り部のうちの、少なくとも、異なる相の前記第1渡り部同士が隣り合うように配置されている部分、および、前記第2渡り部のうちの、少なくとも、異なる相の前記第2渡り部同士が隣り合うように配置されている部分には、絶縁層が設けられている、電機子。 - 軸方向に見て円環状を有するバックヨークと、前記バックヨークから径方向内側に突出する複数のティースと、径方向外側に設けられた前記バックヨークの壁部と周方向に隣接する2つの前記ティースの周方向側面とに囲まれた部分である軸方向に延びる複数のスロットと、が設けられている電機子コアと、
前記軸方向に沿って前記軸方向の一方側に延びる一対の第1脚部と、前記一対の第1脚部の前記軸方向の他方側の端部同士を接続する第1渡り部とを含む複数相の第1セグメント導体と、前記軸方向に沿って前記軸方向の他方側に延びる一対の第2脚部と、前記一対の第2脚部の前記軸方向の一方側の端部同士を接続する第2渡り部とを含む複数相の第2セグメント導体と、前記第1脚部の前記軸方向の一方側の端部、および、前記第2脚部の前記軸方向の他方側の端部が、1つの前記スロット内または1つの前記スロットの前記軸方向の外側において接合剤を介して接合されている接合部と、を含むコイル部と、を備え、
前記複数のティースは、径方向内側の先端部に凸部を有し、
前記スロットの開口部は、周方向に隣接する2つの前記ティースの前記凸部の先端部同士の間の距離に対応する開口幅を有し、
周方向に隣接する2つの前記ティースの周方向側面同士の間の距離に対応する幅は、前記開口幅よりも大きく、
前記一対の第1脚部の各々には、第1脚部側絶縁層が設けられており、
前記一対の第2脚部の各々には、第2脚部側絶縁層が設けられており、
前記第1渡り部のうちの、少なくとも、異なる相の前記第1渡り部同士が隣り合うように配置されている部分には、前記第1脚部側絶縁層よりも厚みが大きい第1渡り部側絶縁層が設けられており、
前記第2渡り部のうちの、少なくとも、異なる相の前記第2渡り部同士が隣り合うように配置されている部分には、前記第2脚部側絶縁層よりも厚みが大きい第2渡り部側絶縁層が設けられている、電機子。 - 前記第1渡り部側絶縁層は、前記第1脚部側絶縁層と一体的に形成されているとともに前記第1脚部側絶縁層の厚みと等しい厚みを有する第1ベース絶縁層と、前記第1ベース絶縁層の表面上に設けられている第1付加絶縁層とを含み、
前記第2渡り部側絶縁層は、前記第2脚部側絶縁層と一体的に形成されているとともに前記第2脚部側絶縁層の厚みと等しい厚みを有する第2ベース絶縁層と、前記第2ベース絶縁層の表面上に設けられている第2付加絶縁層とを含む、請求項2に記載の電機子。 - 1つの前記スロット内には、複数の前記第1脚部が径方向に配列されているとともに、複数の前記第2脚部が径方向に配列されており、
前記第1渡り部は、前記スロットの前記軸方向の他方側において、径方向に複数配列されており、
前記第2渡り部は、前記スロットの前記軸方向の一方側において、径方向に複数配列されており、
径方向に配列されている前記複数の第1渡り部のうちの少なくとも一部には、前記第1渡り部のうちの前記第1渡り部側絶縁層が設けられている部分と前記第1脚部との間に、径方向の一方側に傾斜する第1傾斜部が設けられ、
径方向に配列されている前記複数の第2渡り部のうちの少なくとも一部には、前記第2渡り部のうちの前記第2渡り部側絶縁層が設けられている部分と前記第2脚部との間に、径方向の一方側に傾斜する第2傾斜部が設けられている、請求項2または3に記載の電機子。 - 複数の前記第1傾斜部、および、複数の前記第2傾斜部の各々は、径方向に配列されており、
径方向の一方側の前記第1傾斜部は、径方向の他方側の前記第1傾斜部よりも、前記軸方向に対する傾斜角度が大きく、
径方向の一方側の前記第2傾斜部は、径方向の他方側の前記第2傾斜部よりも、前記軸方向に対する傾斜角度が大きい、請求項4に記載の電機子。 - 1つの前記スロット内において、互いに同相の前記複数の第1脚部が径方向に配列されているとともに、互いに同相の前記複数の第2脚部が径方向に配列されている、請求項4または5に記載の電機子。
- 前記第1脚部側絶縁層および前記第2脚部側絶縁層とは別個に設けられ、前記スロットと前記コイル部との間に配置されるシート状のコア脚部絶縁部材と、
前記コア脚部絶縁部材とは別個に設けられ、1つの前記スロット内において径方向に隣接する前記接合部同士を絶縁するシート状の接合部絶縁部材と、をさらに備え、
前記コア脚部絶縁部材および前記接合部絶縁部材の各々は、前記第1渡り部側絶縁層および前記第2渡り部側絶縁層とは別個に設けられている、請求項4~6のいずれか1項に記載の電機子。 - 前記第1渡り部は、前記第1渡り部の中央において屈曲している第1屈曲部と、前記第1屈曲部から前記一対の第1脚部側に延びる一対の第1斜行部とを有し、
前記第2渡り部は、前記第2渡り部の中央において屈曲している第2屈曲部と、前記第2屈曲部から前記一対の第2脚部側に延びる一対の第2斜行部とを有し、
前記第1渡り部側絶縁層は、前記第1屈曲部および前記一対の第1斜行部の各々に設けられ、
前記第2渡り部側絶縁層は、前記第2屈曲部および前記一対の第2斜行部の各々に設けられている、請求項2~7のいずれか1項に記載の電機子。 - 前記第1渡り部側絶縁層は、前記第1脚部側絶縁層と一体的に形成されているとともに前記第1脚部側絶縁層の厚みと等しい厚みを有する第1ベース絶縁層と、前記第1ベース絶縁層の表面上に設けられている第1付加絶縁層とを含み、
前記第2渡り部側絶縁層は、前記第2脚部側絶縁層と一体的に形成されているとともに前記第2脚部側絶縁層の厚みと等しい厚みを有する第2ベース絶縁層と、前記第2ベース絶縁層の表面上に設けられている第2付加絶縁層とを含み、
前記第1屈曲部に設けられている前記第1渡り部側絶縁層の前記第1付加絶縁層と、前記一対の第1斜行部の各々に設けられている前記第1渡り部側絶縁層の前記第1付加絶縁層とは、一体的に設けられており、
前記第2屈曲部に設けられている前記第2渡り部側絶縁層の前記第2付加絶縁層と、前記一対の第2斜行部の各々に設けられている前記第2渡り部側絶縁層の前記第2付加絶縁層とは、一体的に設けられている、請求項8に記載の電機子。 - 前記第1渡り部側絶縁層は、前記第1渡り部が延びている方向と直交する断面において、前記第1渡り部を周状に取り囲むように設けられ、
前記第2渡り部側絶縁層は、前記第2渡り部が延びている方向と直交する断面において、前記第2渡り部を周状に取り囲むように設けられている、請求項2~9のいずれか1項に記載の電機子。 - 前記第1渡り部は、前記第1渡り部の中央において屈曲している第1屈曲部と、前記第1屈曲部から前記一対の第1脚部側に延びる一対の第1斜行部とを有し、
前記第2渡り部は、前記第2渡り部の中央において屈曲している第2屈曲部と、前記第2屈曲部から前記一対の第2脚部側に延びる一対の第2斜行部とを有し、
前記一対の第1斜行部は、互いに交差するように延びるとともに径方向における位置が互いにずれるように配置され、
前記一対の第2斜行部は、互いに交差するように延びるとともに径方向における位置が互いにずれるように配置され、
前記一対の第1斜行部のうちの少なくとも一方は、径方向を向く面に部分的に設けられ、互いに異なる相の前記第1渡り部と隣り合う部分を有し、
前記一対の第2斜行部のうちの少なくとも一方は、径方向を向く面に部分的に設けられ、互いに異なる相の前記第2渡り部と隣り合う部分を有する、請求項1~10のいずれか1項に記載の電機子。 - 前記一対の第1脚部は、前記第1脚部の径方向の幅の分だけ径方向における位置が互いにずれて配置され、
前記一対の第2脚部は、前記第2脚部の径方向の幅の分だけ径方向における位置が互いにずれて配置され、
前記一対の第1斜行部は、前記第1脚部の径方向の幅の分だけ径方向における位置が互いにずれて配置され、
前記一対の第2斜行部は、前記第2脚部の径方向の幅の分だけ径方向における位置が互いにずれて配置されている、請求項11に記載の電機子。 - 前記複数のスロットの各々に配置される前記複数の第1脚部および前記複数の第2脚部の全ては、互いに同相である、請求項1~12のいずれか1項に記載の電機子。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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